Детектор XR-100SDD

XR-100SDD — это кремниевый дрейфовый детектор (SDD) с термоэлектрическим охлаждением, предусилитель и система охлаждения. Температура компонентов поддерживается приблизительно равной -55^oC и контролируется встроенным температурным датчиком. Герметичный корпус ТО-8 оснащен свето- и вакуумонепроницаемым тонким бериллиевым окном, пропускающим мягкое рентгеновское излучение.

Рис.1 Кремниевый дрейфовый детектор в XR100 и PX5.

Рис.2 Кремниевый дрейфовый детектор (SDD)

XR-100SDD — это кремниевый дрейфовый детектор (SDD) с термоэлектрическим охлаждением, предусилитель и система охлаждения. Температура компонентов поддерживается приблизительно равной -55^oC и контролируется встроенным температурным датчиком. Герметичный корпус ТО-8 оснащен свето- и вакуумонепроницаемым тонким бериллиевым окном, пропускающим мягкое рентгеновское излучение.

В XR-100SDD представлена передовая технология в регистрации рентгеновского излучения, серийно доступная ранее лишь в дорогих криогенно охлаждаемых системах.

• Разрешение 125eV (ширина на полувысоте) при энергии 5.9keV;
• Высокое отношение сигнала к фону — 20,000:1;
• Высокая скорость счета — 500,000 измерений в секунду;
• 25 мм² Х 500 мкм;
• Многослойный коллиматор;

• Отсутствие жидкого азота

Рис.3 Спектр 55Fe полученный на кремниевом дрейфовом детекторе (SDD)

Общая информация 

Высокое качество этих детектров, малый размер и невысокая стоимость делают их идеальными детекторами для портативных OEM приложений к настольным анализаторам. Кремниевый дрейфовый детектор (SDD) позволяет осуществить чрезвычайно высокую скорость счета одновременно с превосходным энергетическим разрешением. Данный детектор располагается в корпусе ТО-8, как и другие детекторы выпускаемые компанией Amptek, поэтому он полностью совместим со всей продукцией Amptek.

Кремниевый дрейфовый детектор (SDD) тип фотодиода, по функциям схожий с PIN фотодиодом, но с уникальной структурой электродов. SDD детекторы компании Amptek оптимальны для рентгеновской спектроскопии.

Ключевым преимуществом SDD детектора является то, что он имеет значительно меньшую емкостью, чем обычные диоды той же площади, тем самым уменьшая уровень электронного шума. Для рентгеновской спектроскопии, SDD имеет лучшее разрешение по энергии во время работы на гораздо более высоких скоростях счета, чем обычный диод. SDD использует специальную структуру электродов, направляющих электроны на очень маленький анод с низкой емкостью.

Характерисктики

Замечание

Кремниевому дрейфовому детектору (SDD) для работы требуется отрицательное высокое напряжение, а на выходе выдается положительный сигнал предусилителя. Это отличает SDD от стандартов Si-PIN, который потребляет положительное высокое напряжение, а сигнал предусилителя на выходе наоборот отрицателен.

Предуселитель PX5 может производить как положительный, так и отрицательный сигналы. Когда PX5 укомплектовывается с XR 100SDD, он настроен на отрицательное высокое напряжение. Используя детектор Si-PIN XR100CR c PX5, настроенным на отрицательное высокое напряжение, вы нанесете ему повреждения не покрывающиеся гарантией. Также, когда PX5 укомплектовывается с Si-PIN XR 100CR, он настроен на положительное высокое напряжение. Используя детектор XR100SDD c PX5, настроенным на положительное высокое напряжение, вы нанесете ему повреждения не покрывающиеся гарантией.

Производительность для различных условий эксплуатации.

Предельное разрешение

• Разрешение — 125 эВ(ширина на полувысоте) при 5.9 кэВ
• 11.2 мкс — пиковое время
• Скорость счета — 100,000 измерений в секунду
• Отношение пика к фону — 20,000:1
• Разрешение — 155 эВ(ширина на полувысоте) при 5.9 кэВ
• 0.8 мкс — пиковое время
• Скорость счета — 500,000 измерений в секунду

Эксплуатация в портативных устройствах

• Разрешение — 150 эВ(ширина на полувысоте) при 5.9 кэВ
• 3.2 мкс — пиковое время
• Скорость счета — 200,000 измерений в секунду
• При температуре детектора 250 K (-24 °C)

Использование коллиматоров

Большинство детекторов Amptek содержат внутренние коллиматоры для улучшения качества спектров. В зависимости от типа детектора, коллиматоры могут:

• улучшать отношения сигнала к фону;
• устранять краевые эффекты;
• устранять ложные пики.

Работа в вакууме

XR-100SDD могут работать как на воздухе, так и  в вакууме при давлении до 10^-8 Торр. Детектор выпускается в разных комплектациях, для использования детектора в различных системах и установках, в том числе в вакуумных камерах.

Рис.4 Модификации XR-100SDD для работы с вакуумом

Дополнительные сведения о системе и производительности

Рис.5 График зависимости разрешения от пикового времени

Рис.6 Сравнение графиков зависимости разрешения от пикового времени/времени установления для Si-PIN и SDD детекторов

Рис.7 Графики зависимости разрешения от скорости счета при различных значениях пикового времени. График также показывает максимальную выходную скорость счета

Рис.8 Пропускная способность кремниевого дрейфового детектора

Рис.9 Спектр 4 миллионов измерений для Fe55, полученных с помощью SDD детектора

Рис.10 Графики зависимости разрешения от энергии для различных значений пикового времени, полученных с помощью SDD детектора

Рис.11 Рисунок объединяет в себе эффект проницаемости берилиевого стекла (включая защитный слой) и взаимодействия с SDD детектором. Область малых энергий на графике определяется толщиной берилиевого стекла — 0.3 mil (8 мкм) или 0.5 mil (12.5 мкм), область же высоких энергий характеризуется толщиной активной зоны SDD детектора

Дополнительные спектры

Рис.12 РФА спектр нержавеющей стали полученный с помощью Super SDD детектора и рентгеновской трубки Mini-X

Рис.13 Спектр полученный для RoHS/WEEE PVC образца с помощью Super SDD детектора и рентгеновской трубки Mini-X

Рис.14 Спектр CaCl2 (800 ppm Ca и 1200 ppm Cl)

Рис.15 Сера в неочищенной нефти (1100 ppm) с небольшой долей KCl